骁龙 8Gen2 的多项第一,对 C 端意味着什么?
这一次,高通终于不再以 “挤牙膏” 形象出现。
11 月 16 日,高通发布新一代旗舰移动平台骁龙 8 Gen2。
这款芯片总体上说,最大改善在于能耗控制出色,毕竟 “火龙” 称号带给高通的伤害众所周知。
除了能耗控制有明显改善,骁龙 8 Gen2 其他还有哪些新花样?与 C 端用户强相关的新技术亮点包括哪些?下一代终端旗舰机会有哪些技术特性或性能方向?
最大亮点:低功耗 + 强 AI
任何一颗芯片,都会从 PPA 三个方面做优劣评估:能耗(Power)、性能(Performance)和面积(Area)。其中,能耗排第一,其次是性能,排第三的面积关联的是成本。
高通骁龙 8Gen 2,尤为重视控制能耗。
作为 SoC 标准芯片,其中最核心的 CPU、GPU 和 AI 推理部分,能耗分别大幅降低 40%、45% 和 60%。在 CPU 结构中,搭载的 3 颗基于第二代 Cortex-A510 的能效核(频率 2.0GHz),也就是 A510R1,能耗降低了 5%。
尽管骁龙 8Gen 2 和骁龙 8Gen 1 都是 4nm 工艺制程,但后者由三星代工。因众所周知的原因,骁龙 8Gen 1 功耗控制能力较弱,导致骁龙 8Gen 1 没有摆脱此前由骁龙 888/888Plus 带来的 “火龙” 桂冠。
从骁龙 8Gen 1 开始,高通将三星换成台积电,“火龙” 终于趋向 “冷锐”。骁龙 8Gen 2 型号 SM8550-AB,采用台积电 4nm 工艺,是高通转投台积电后首颗大版本迭代芯片,故在发布前即广受关注。当然,高通不会就此放弃三星晶圆代工技术,高通已明确表示,将在两年内使用三星新研发的 GAA 工艺。
在性能上,骁龙 8Gen 2 CPU 提升 35%、GPU 提升 25%、AI 性能提升 4.35 倍(均以骁龙 8G1 为参照标准)。
其中,AI 指标尤为值得关注。骁龙 8G2 的 AI 性能提升如此之高,堪称具有骁龙有史以来最强 AI 性能。看得出,高通很可能想据此抢回移动 AI 芯片性能王座。
骁龙 8Gen 2 搭载一颗 AI 计算专用芯片 “Hexagon 处理器”。从这款处理器的性能看,高通在 AI 计算领域的努力显而易见,而凭此颗处理器的技术能力,高通的目标很可能是超越谷歌(Google)的 Tensor 芯片(谷歌首颗自研 AI 芯片,2021 年 8 月发布),重新确立骁龙芯片在移动 AI 计算领域领导者的标杆地位。
来自高通官方的信息称,Hexagon 处理器具备 INT4 精度 AI 计算能力(此前支持 INT8 AI)。因此,骁龙 8G2 是全球首颗支持 INT4 精度 AI 计算的移动平台处理器。
相比浮点计算(FP:Floating Point)的 AI 计算精度模式,INT4 更新,能显著缩小模型占用空间,从而在计算/能耗资源更为有限的移动平台上,保存和运行更多和更大的预训练神经网络模型。
高通宣称,通过支持 INT4,开发者可通过骁龙 8G2 芯片开发超大规模的神经网络——比如 Transformer。
这是一项了不起的能力,帮助高通达到了前所未有的高度。因为在此之前,没有任何一个移动计算平台具备在本地运行 Transformer 类预训练模型的能力。
其次,通过支持 INT4 精度计算,Hexagon 处理器还可以更有效替代 GPU 和 CPU 和某些功能,在运行 AI 计算任务时,显著降低能耗:在承担 AI 推理计算任务时,骁龙 8G2 比骁龙 8Gen 1 性能最高可提升 4.35 倍(基于特定模型 Mobile BERT),推理能力暴涨 90%,能效提升高达 60%。
从以往骁龙移动计算平台的功能看,Hexagon 很像是此前骁龙芯片中的 DSP(数字信号处理器:Digital Signal Processing),差不多起的是 “协处理器” 的作用。但此次高通赋予 Hexagon 专门的 AI 计算能耗控制和性能担当特性,那么此前的 AI 协处理器就没有了吗?
答案当然是否定的,高通以 Sensing Hub 充任新的 AI 协处理器角色。
Sensing Hub 内置两颗 AI 协处理单元(AI Processor 和 Always Sensing Camera)和一颗 DSP,内存容量比骁龙 8G1 增加 50%。就功能看,Sensing Hub 以更低功耗完成某些常规传感识别和简单算法任务,比如传感器(面部、眼部识别、眼球追踪、生物验证、运动检测和手势识别)和语音控制(虚拟助手等)。
从 C 端用户体验角度看,Hexagon 叠加 Sensing Hub 模块,能在低功耗基础上,驱动更多或更复杂的基于 AI 的功能,比如语音识别、离线翻译、自动字幕和游戏 AI 等。
非必要不外挂 ISP 影像芯片
标准 SoC 移动计算平台的低功耗和 AI 强性能指标,最大的获益应用是手机游戏。此等应用,就体验端而言,除了游戏运行时间更长、操控更好、瞬时动作和音效响应更即时之外,画面精细度和光影效果等,也是影响手游体验的核心组成部分。
为此,骁龙 8G2 也有准备。
骁龙 8G2 升级了 Snapdragon Elite Gaming,搭载的最新版 Adreno GPU,首次在骁龙移动平台上实现光线追踪能力,也就是能实现硬件加速实时渲染的光追效果。但在业界,首次实现这种技术的是联发科天玑 9200。
所谓光线追踪(简称光追),通俗说,就是模拟各种光线效果,比如反射和折射、散射和色散等现象,为手游带来栩栩如生的光线、反射和照明效果,实现更接近真实环境光的精致游戏画面。
就实际体验来说,包括在不同物质表面的真实光线反射效果、高清晰度柔和阴影以及环境光遮蔽等标志性的光追效果,都能通过搭载骁龙 8G2 实现。这些光影效果,原本只能在配置英伟达(NVIDIA)显卡的高等级 PC 上通过游戏做实际体验。
基于硬件加速实时渲染光追性能,骁龙 82 能实现每秒数百亿次光线相交——尽管与真实世界的实际光线相交数量级相差依然很大——但通过移动计算芯片做到目前的水平,就技术而言,实属不易。
目前,高通基于 Adreno GPU 的技术能力开发和优化,骁龙阴影降噪器与其它端游级解决方案相比,速度提升 4 倍;首次在全球支持虚幻引擎 5 Metahuman 框架,也对骁龙 8G2 做了优化,能在游戏中体验到逼真人物角色。
此外,本代 Adreno GPU 还实现了在业内首次支持 Vulkan 1.3 和 OpenGL ES 3.2,能更好地提升手机对大型手游的图形处理效率。
说到图形处理,当然绕不开影像性能。这是眼下智能手机的竞逐焦点赛道,部分智能手机商甚至因为 SoC 平台的影像 AI 算力不够强悍而自研 ISP 影像专用芯片:比如 vivo 推出影像自研芯片 V 系列;OPPO 推出马里亚纳 X 影像专用 NPU,小米则自研澎湃 C 系列 ISP。
骁龙 8G2 推出首个认知 ISP,以此定义专业品质影像体验新时代。
通过实时语义分割实现照片和视频的自动增强,利用 AI 神经网络让摄像头在情境中感知人脸、面部特征、头发、衣服和天空等,做独立优化,从而让每个细节获得定制的专业图像调优。
骁龙 8G2 还支持业界巨头研发的全新图像传感器。比如索尼半导体解决方案首次支持四曝光数字重叠(DOL)HDR 技术,该技术面向骁龙移动平台做了调优;三星 ISOCELL HP3 是首个面向第二代骁龙 8 优化的 2 亿像素图像传感器,支持专业品质照片和视频拍摄。
第二代骁龙 8 也是首个集成 AV1 视频解码器的骁龙移动平台,支持 60fps 高达 8K HDR 的视频回放。
与骁龙 8G1 一样,骁龙 8G2 的 ISP 也支持最多三摄像头最高各 3600 万像素的同时拍照。这一能力的意义,在于后期通过多帧融合技术,显著增强单张照片的细节清晰度,让更高倍率的数码变焦/超分辨率(Super Resolution)效果成为可能。
不足与终端技术体验方向
由于一些非技术层面的其他原因,高通在推出骁龙 888 系列(骁龙 888、骁龙 888+/Plus、骁龙 8G1 和骁龙 8G1+)移动计算平台时,因性能提升有限,故被业绩讥为 “挤牙膏”。这一 “雅称” 也同样被用来称呼苹果 A15 和 A16 芯片。
此次骁龙 8G2 的推出,就参数来说,确实扭转了这一名声不佳的评价,有业界人士改称高通 “挤爆” 牙膏管。但是,实际应用表现如何,尚待各智能手机终端商下场验证。
尽管如此,骁龙 8G2 仍与前代产品有部分性能原地踏步的指标,比如充电(Charging),骁龙 8G2 仍采用了 100W 的 QC5.0 快充技术、USB 3.1 和蓝牙技术,这些与骁龙 8G1+ 和骁龙 8G1 完全一致。
此外,从 Geekbench 跑分情况看,骁龙 8G2 与骁龙 8G1+ 相差不大。骁龙 8G2 相比于同为台积电 4nm 工艺的骁龙 8G1+,在 CPU 单核性能上提升 16%,在多核性能上提升 11%,总体提升幅度有限。
若与骁龙 8G1 相比(同样也是台积电 4nm 工艺),骁龙 8G2 的 CPU 单核性能提升 25%,多核性能提升 23%,提升幅度符合高通历代 8 系 SoC 平均水平。
有必要对骁龙 8G2 的 AI 算力相比骁龙 8G1 提升 4.35 倍再做个解释。
之所以在数值上看着如此强悍,那是因为骁龙 8G1 的 ISP 并没有设计专用 NPU 模块,而是被集成在 DSP 中。所以单纯搭载骁龙 8G1 芯片,无外挂专用独立影像 ISP 的旗舰机,在拍摄夜景照片时,AI 耗时较长,照片噪点明显,成片质量一般。
此次骁龙 8G2,配备一颗完整的 AI 加速计算处理器 “Hexagon”,还拥有一套独立供电系统,因此大幅改善了 AI 算力。
这颗处理器,能有效弥补此前因 AI 算力不足影响终端成像质量的缺陷。也就是说,即使没有外挂 ISP 芯片,搭载骁龙 8G2 的智能手机夜景成像质量也会有显著提升。
这就可以预判,即将大规模推出搭载骁龙 8G2 移动芯片的智能手机,在功能或体验上,会有哪些值得期待的方向?
截至目前(11 月 17 日),骁龙 8G2 首批将被小米、红米、荣耀、iQOO、一加和 OV 等厂商采用,预计这些品牌的新一代旗舰机将在 2022 年底开始陆续推出。
由于骁龙 G2 内存技术支持频率高达达 4200MHz 的 LP-DDR5X(高于 LPDDR5 的 3200MHz)以及新的 UFS 4.0 闪存等,因此即将上市的新旗舰机,对此大概率会同步支持。
骁龙 8G2 也首发集成骁龙 X70 5G 调制解调器及射频系统,首次支持 5G+5G/4G 双卡双通。很明显,对实施多任务时不漏接重要电话也会是新旗舰智能手机商未来会强调的卖点。
2022 年初,高通对外发布第五代调制解调器(基带)到天线的 5G 方案:骁龙 X70 5G 调制解调器及射频系统。这项方案首次引入 5G AI 处理器,能最大程度通过人工智能对 Sub-6 和毫米波 5G 做优化,大幅提升延时、网速、覆盖、移动性、稳定性和能效等。
骁龙 8G2 还支持高通 Fast Connect 7800 连接系统,这能在 C 端用户使用无线局域网时,体验到超低时延的 Wi-Fi7(最高下行速率为 5.8Gbps)和双蓝牙连接。
高通推出的这代旗舰移动平台,相当于已为下游智能终端打下了坚实基础或一个很高的技术应用起点,但终端能否用好这些技术,还需要匹配较强的软件调校能力,或与高通骁龙技术平台的联合调校效率。